JPH02260688A - Superconductive thick film for hybrid circuit parts - Google Patents

Superconductive thick film for hybrid circuit parts

Info

Publication number
JPH02260688A
JPH02260688A JP1338825A JP33882589A JPH02260688A JP H02260688 A JPH02260688 A JP H02260688A JP 1338825 A JP1338825 A JP 1338825A JP 33882589 A JP33882589 A JP 33882589A JP H02260688 A JPH02260688 A JP H02260688A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
substrate
pac
metal
oxides
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP1338825A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Laurie A Strom
ローリー アン ストローム
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eastman Kodak Co
Original Assignee
Eastman Kodak Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eastman Kodak Co filed Critical Eastman Kodak Co
Publication of JPH02260688A publication Critical patent/JPH02260688A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00Superconducting devices
    • H10N60/20Permanent superconducting devices
    • H10N60/203Permanent superconducting devices comprising high-Tc ceramic materials
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00Superconducting devices
    • H10N60/01Manufacture or treatment
    • H10N60/0268Manufacture or treatment of devices comprising copper oxide
    • H10N60/0296Processes for depositing or forming superconductor layers
    • H10N60/0352Processes for depositing or forming superconductor layers from a suspension or slurry, e.g. screen printing; doctor blade casting
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00Superconducting devices
    • H10N60/01Manufacture or treatment
    • H10N60/0268Manufacture or treatment of devices comprising copper oxide
    • H10N60/0296Processes for depositing or forming superconductor layers
    • H10N60/0548Processes for depositing or forming superconductor layers by precursor deposition followed by after-treatment, e.g. oxidation
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00Superconducting devices
    • H10N60/01Manufacture or treatment
    • H10N60/0268Manufacture or treatment of devices comprising copper oxide
    • H10N60/0296Processes for depositing or forming superconductor layers
    • H10N60/0576Processes for depositing or forming superconductor layers characterised by the substrate
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00Superconducting devices
    • H10N60/01Manufacture or treatment
    • H10N60/0268Manufacture or treatment of devices comprising copper oxide
    • H10N60/0296Processes for depositing or forming superconductor layers
    • H10N60/0576Processes for depositing or forming superconductor layers characterised by the substrate
    • H10N60/0604Monocrystalline substrates, e.g. epitaxial growth
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Abstract

PURPOSE: To obtain a superconducting thick film as thick as 5μm or above for a circuit part by a method wherein a mixture of heavy pnictide oxides, alkaline earth oxides and copper oxides are formed on a substrate of aluminum oxide or aluminum nitride. CONSTITUTION: Composition which contains metal-ligand compound particles is obtained through a process A. The compound particles contain pnictide oxides, alkaline earth oxides and copper oxides at the same ratio that a final pnictide- mixed alkaline earth copper oxides (PAC)-containing conductive layer is required to have. A substrate 3 is coated with the compound particles together with carrier liquid in a process B, wherein the substrate 3 is formed of aluminum oxide or aluminum nitride. An obtained article 1 is composed of the substrate 3 and a layer 5 formed of PAC precursor. In processes C, D, E, and F, heating, pre-burning, burning, and after-burning are carried out for the formation of articles 7, 11, 15, and 19. A final electric conductive article 19 is formed of a crystalline electric conductive PAC layer 21 on the substrate 3 and as thick as 5μm or above to serve as a superconductive thin film used for a circuit part.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は厚手フィルム電気導体に関する。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] This invention relates to thick film electrical conductors.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

用語「超伝導」は、物質によって示される測定できない
ほど低い電気抵抗の現象に適用される。
The term "superconductivity" applies to the phenomenon of immeasurably low electrical resistance exhibited by materials.

最近まで超伝導は絶対零度付近の温度でのみ再現性があ
るように示されていた。超伝導を示し得る物質を冷却す
ると、それ以上の温度の低下の関数として著しく抵抗性
が減少する(導電性が増加する)温度に達する。これは
超伝導開始転移温度、又は超伝導の研究の関係で単に臨
界温度(Tc)と言われる。Tcは、超伝導の開始を示
し、そして異なった物質に於ける超伝導の温度順位を与
えるために、便利に同定されそして一般的に受は入れら
れる参照点を与える。物質に於て超伝導が測定できる最
高温度をToと言う。
Until recently, superconductivity has been reproducibly demonstrated only at temperatures near absolute zero. When a material capable of exhibiting superconductivity is cooled, a temperature is reached at which the resistivity decreases significantly (conductivity increases) as a function of further decrease in temperature. This is called the transition temperature at which superconductivity begins, or simply the critical temperature (Tc) in the context of superconductivity research. Tc indicates the onset of superconductivity and provides a conveniently identified and commonly accepted reference point to give the temperature order of superconductivity in different materials. The maximum temperature at which superconductivity can be measured in a substance is called To.

他に示さない限り、用語「厚手フィルム」は、5犀より
も大きい厚さを有するフィルムを意味し、一方用語「薄
手フィルム」は、全ての例で5−未満、典型的にはIJ
a未満である厚さを有するフィルムを意味する。
Unless otherwise indicated, the term "thick film" means a film that has a thickness greater than 500 ml, while the term "thin film" in all instances is less than 500 ml, typically less than IJ
means a film having a thickness that is less than a.

T、)Iashimoto、 T、Kosaka、 Y
、Yoshida、 K、Fueki。
T,) Iashimoto, T, Kosaka, Y
, Yoshida, K., Fueki.

及びHoKoinuma、  “5upercondu
ctivity and 5ubstrateInte
raction of 5creen−Printed
 B1−3r−Ca−Cu−[1Fil+r+s”、 
Japanese Journal of Appli
ed Physics。
and HoKoinuma, “5uppercondu
ctivity and 5ubstrateInte
action of 5clean-Printed
B1-3r-Ca-Cu-[1Fil+r+s”,
Japanese Journal of Appli
ed Physics.

Vol、27. No、3.1988年3月、l1f)
、 LaB5−LaB5 ニi−!、イツトリウム安定
化ジルコニア及びストロンチウムチタネート基体上に、
ビスマスストロンチウムカルシウム銅酸化物の超伝導性
の厚手フィルムを形成する、成功した試みが報告されて
いる。
Vol, 27. No, 3. March 1988, l1f)
, LaB5-LaB5 Nii-! , on a yttrium stabilized zirconia and strontium titanate substrate,
Successful attempts have been reported to form superconducting thick films of bismuth strontium calcium copper oxide.

tlashimoto et alは、石英及びアルミ
ナ基体上に超伝導性フィルムを作ることに失敗した。こ
の厚手フィルムはスクリーン印刷により製造された。
Tlashimoto et al failed to make superconducting films on quartz and alumina substrates. This thick film was manufactured by screen printing.

公称(nominal) 1112及び2213の組成
を有するビスマスストロンチウムカルシウム銅酸化物は
、酸化ビスマス及び酸化銅を炭酸ストロンチウム及び炭
酸カルシウムと800℃で12時間力焼し、次いでオク
チルアルコールを添加しながら乳銘と乳棒とで混合して
ペーストを形成することによって製造された。このペー
ストをスクリーン印刷した。
Bismuth strontium calcium copper oxides with nominal compositions of 1112 and 2213 are prepared by calcining bismuth oxide and copper oxide with strontium carbonate and calcium carbonate at 800°C for 12 hours, and then adding milk with octyl alcohol. Manufactured by mixing with a pestle to form a paste. This paste was screen printed.

T、Nakamori、 l(、Abe、 Y、Tak
ahasi、 T、Kanamort。
T, Nakamori, l(, Abe, Y, Tak
ahasi, T., Kanamort.

及びS、5hibata、  ”Preparatio
n of SuperconductlngBi−Ca
−3r−Cu−OPr1nted Th1ck Fil
ms Using aCoprecipitation
 of 0xalates 、 Japanese J
ournalof Applied Physics、
 Vol、27. No、4.1983年4月、pp、
 L649−L651には、単結晶マグネシア基体上に
ビスマスストロンチウムカルシウム銅酸化物の超伝導性
の厚手フィルムを形成する、成功した試みが報告されて
いる。この厚手フィルムはスクリーン印刷により製造さ
れた。塩化カルシウム、塩化ストロンチウム、及び塩化
銅が蓚酸塩と共に共沈殿された。蓚酸ビスマスはアセト
ンから別に沈殿された。これらの二つの沈殿物を、別々
に洗浄し、濾過し、乾燥し、その後固体として混合し、
そして300℃に加熱して、公称1112組成を有する
ビスマスストロンチウムカルシウム銅酸化物を製造して
いる。
and S, 5hibata, “Preparatio
n of SuperconductlngBi-Ca
-3r-Cu-OPr1nted Th1ck Fil
ms Using a Coprecipitation
of Oxalates, Japanese J
our applied physics,
Vol, 27. No. 4. April 1983, pp.
L649-L651 report successful attempts to form superconducting thick films of bismuth strontium calcium copper oxide on single crystal magnesia substrates. This thick film was manufactured by screen printing. Calcium chloride, strontium chloride, and copper chloride were co-precipitated with oxalate. Bismuth oxalate was precipitated separately from acetone. These two precipitates were washed separately, filtered, dried and then mixed as a solid,
It is then heated to 300° C. to produce bismuth strontium calcium copper oxide having a nominal composition of 1112.

K、Ho5hino、  H,Takahara、及び
M、 Fukutom+。
K, Ho5hino, H, Takahara, and M, Fukutom+.

”Preparation of Supercond
ucting B1−3r−Ca−Cu−OPr1nt
ed Th1ck Films on MgO5ubs
trate andAg Metal Tape 、 
Japanese Journal of AppHe
dPhysics、 Vol、27. No、7.19
88年7月、pp、 L1297−Ll299には、単
結晶マグネシア基体、銀、及び幾つかの金属テープ上に
ビスマスストロンチウムカルイルムは、上記Hashi
moto et al により記載された技術と同様の
力焼技術により製造された。このビスマスストロンチウ
ムカルシウム銅酸化物は、公称1112の組成を示した
”Preparation of Supercond
ucting B1-3r-Ca-Cu-OPr1nt
ed Th1ck Films on MgO5ubs
treat and Ag Metal Tape,
Japanese Journal of AppHe
dPhysics, Vol, 27. No, 7.19
July 1988, pp. L1297-L1299 describes bismuth strontium calcium on a single crystal magnesia substrate, silver, and some metal tapes,
It was manufactured by a power firing technique similar to that described by moto et al. This bismuth strontium calcium copper oxide had a nominal composition of 1112.

超伝導性セラミック酸化物の厚手フィルムと薄手フィル
ムとの間では、超伝導モードに於けるより高い電流は前
者により支えられることが明らかである。重プニクチド
混合アルカリ土類銅酸化物の厚手フィルムを製造する試
みに於いて、混合した低い導電皮相の局部的生成を避け
るために、混合金属酸化物を形成する前駆体の最も均一
で緊密な混合物可能性を達成することが望ましい。
It is clear that between thick and thin films of superconducting ceramic oxide, higher currents in superconducting mode are supported by the former. In an attempt to produce thick films of depnictide mixed alkaline earth copper oxides, the most homogeneous and intimate mixture of precursors forming mixed metal oxides was used to avoid the local formation of mixed low conductivity facies. It is desirable to achieve the potential.

前駆体の均一で緊密な混合は、ビスマス混合アルカリ土
類銅酸化物の薄手フィルムを製造する際に、所望の割合
で金属の塩を溶液に入れ、その溶液を基体上に被覆し、
そして溶剤を除去することにより達成された。次に加熱
すると所望の結晶性混合金属酸化物になる。このアプロ
ーチは厚さく厚さは典型的にオングストロームで測定さ
れる)が1−より十分率さい薄手フィルムを製造するた
めには十分機能するが、これは厚手フィルムを形成する
ためには実行可能なアプローチではない。
Uniform and intimate mixing of the precursors is achieved by placing the salts of the metals in the desired proportions into a solution, coating the solution onto the substrate, and then producing thin films of bismuth mixed alkaline earth copper oxides.
and achieved by removing the solvent. It is then heated to form the desired crystalline mixed metal oxide. Although this approach works well for producing thin films with a thickness (thickness typically measured in angstroms) well below 1-1, it is not viable for forming thick films. It's not an approach.

最終の被覆厚さは、前駆体を含有する溶液層の厚さより
も非常に小さい。その粘度を増大させることによるよう
に、溶液層の厚さを増大させる試みは、加熱の際の溶液
被覆物の高い厚さ収縮により、応力亀裂で孔が沢山あい
た厚手フィルムが作られ、そのために、劣った電気伝導
体が形成されるので、実行可能ではない。
The final coating thickness is much smaller than the thickness of the solution layer containing the precursor. Attempts to increase the thickness of the solution layer, such as by increasing its viscosity, have shown that the high thickness shrinkage of the solution coating upon heating creates a thick film that is full of pores with stress cracks; , is not viable as a poor electrical conductor is formed.

Hashimoto et al、Nakamori 
et al及びHo5hin。
Hashimoto et al, Nakamori
et al and Ho5hin.

et al は皆、固体を物理的に混合(例えば、混合
した固体を力焼する)ことによって、ビスマス混合アル
カリ土類銅酸化物の緊密な混合物を形成しようとしてい
る。このアプローチの困難性は、前駆体を普通の溶剤に
入れることにより得ることができる前駆体の緊密で均一
な混合物が、労力をかけて繰り返してブレンドしても実
現できないことである。
et al all seek to form intimate mixtures of bismuth mixed alkaline earth copper oxides by physically mixing the solids (eg, calcining the mixed solids). The difficulty with this approach is that intimate, homogeneous mixtures of the precursors, which can be obtained by placing the precursors in common solvents, cannot be achieved by repeated and laborious blending.

超伝導性を示すビスマスアルカリ土類銅混合酸化物の厚
手フィルムは、かつて、アルミニウムの酸化物又は窒化
物から成る基体上へ被覆されたことがないという問題が
更に残っている。
A further problem remains that thick films of superconducting bismuth alkaline earth copper mixed oxides have never been coated onto substrates made of oxides or nitrides of aluminum.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

本発明の目的は、酸化アルミニウム又は窒化アルミニウ
ムから成る基体上へ、重プニクチドアルカリ土類銅混合
酸化物の超伝導性厚手フィルムの被覆を提供することで
ある。
It is an object of the present invention to provide a superconducting thick film coating of heavy pnictide alkaline earth copper mixed oxides on a substrate consisting of aluminum oxide or aluminum nitride.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

一面において、本発明は、(i>超伝導性結晶型プニク
チドアルカリ土類銅混合酸化物と(ii)基体とから成
る回路要素において、基体が酸化アルミニウム又は窒化
アルミニウムであることを特徴とする回路要素に関する
ものである。
In one aspect, the present invention provides a circuit element comprising (i> superconducting crystalline pnictide alkaline earth copper mixed oxide and (ii) a substrate, wherein the substrate is aluminum oxide or aluminum nitride. It relates to circuit elements that perform

本発明は、一般に全ての公知の導電性重プニクチド混合
アルカリ土類銅酸化物組成物に応用できる。用語rPA
CJは、本明細書に於いて一般的に重プニクチド混合ア
ルカリ土類銅酸化物のための頭字語として使用される。
The present invention is generally applicable to all known electrically conductive heavy pnictide mixed alkaline earth copper oxide compositions. Term rPA
CJ is generally used herein as an acronym for heavy pnictide mixed alkaline earth copper oxide.

頭字3g rRAc Jは、希土類アルカリ土類銅酸化
物組成物を示すために使用され、PAC層の性質と比較
し対照するために時々参照される。ローマ数字よりもア
ラビア数字による元素群の指定は、アメリカ化学会によ
り採用されており、IUPACにより採用が研究されて
いる元素周期律表に基づいている。
The acronym 3g rRAc J is used to indicate the rare earth alkaline earth copper oxide composition and is sometimes referenced to compare and contrast the properties of the PAC layer. The designation of element groups by Arabic numerals rather than Roman numerals is based on the Periodic Table of the Elements, which has been adopted by the American Chemical Society and is being studied for adoption by IUPAC.

特に記載した場合を除いて、本発明による電気伝導性物
品の製造に於ける全ての工程は、他に示さない限り、大
気圧下で空気中で実施できるものと理解される。勿論、
別々に又は−緒に使用される、周囲の酸素存在の比率の
増加及び加圧下での操作が、−船釣に本発明の実施と両
立し、必要では無いが、使用できる。
It is understood that, except where specifically stated, all steps in the manufacture of electrically conductive articles according to the invention can be carried out in air at atmospheric pressure, unless otherwise indicated. Of course,
Increased rates of ambient oxygen presence and operation under pressure, used separately or in combination, are compatible with the practice of the present invention in boat fishing and can be used, although not required.

本発明は、第1図に示す系統図により理解できる。工程
Aに於いて、金属−リガント化合物の粒子を含有する組
成物が得られる。各粒子は、最終のPAC含有導電層で
所望されるのと同じ比率で、重プニクチド、アルカリ土
類、及び銅原子を含んでいる。更に、これらの原子は各
粒子の組成が好ましくは本質的に均一であるように緊密
に混合されている。全て同じであるか又は異なったリガ
ンドから選択できる揮発性リガンドが、金属元素に付随
して化合物を完結する。
The present invention can be understood by the system diagram shown in FIG. In step A, a composition containing particles of metal-ligand compound is obtained. Each particle contains heavy pnictide, alkaline earth, and copper atoms in the same proportions as desired in the final PAC-containing conductive layer. Furthermore, these atoms are intimately mixed such that the composition of each particle is preferably essentially uniform. Volatile ligands, which can be selected from all the same or different ligands, complete the compound associated with the metal element.

粒子は被覆のために便利などのようなサイズであっても
良い。粒子は形成される被覆物の厚さまでの平均直径を
示すことができるが、更に均一なフィルムは、平均粒子
直径が形成されるフィルムの厚さに関して比較的小さい
とき実現される。粒子は平均直径が約2−未満であるこ
とが好ましく、最適には平均直径がIJa未満である。
The particles may be of any size convenient for coating. Although the particles can exhibit an average diameter up to the thickness of the coating being formed, more uniform films are achieved when the average particle diameter is relatively small with respect to the thickness of the film being formed. Preferably, the particles have an average diameter of less than about 2, and optimally have an average diameter of less than IJa.

粒子の最小平均直径は、合成の便宜上のみによって制限
される。
The minimum average diameter of the particles is limited only by synthetic convenience.

金属−リガント化合物粒子を製造するための本発明の好
ましい技術は、重プニクチド、アルカリ土類、及び銅金
属−リガント化合物を共通の溶剤に溶解し、次いでこの
溶液を霧化ノズルを通して気体状雰囲気中に噴霧するこ
とである。溶剤は気体状雰囲気中で蒸発性であるように
選択される。
The preferred technique of the present invention for producing metal-ligand compound particles is to dissolve the depnictide, alkaline earth, and copper metal-ligand compounds in a common solvent and then pass this solution through an atomizing nozzle into a gaseous atmosphere. It is sprayed on the surface. The solvent is selected to be vaporizable in a gaseous atmosphere.

かくして、個々の粒子は液体粒子としてガス雰囲気中に
分散し、最終的に完全に固体の粒子、又は存在する金属
−リガント化合物の各々が固体状に沈澱するように溶剤
の比率が十分減少した粒子の何れかとして、捕集サイト
に留まるようになる。
The individual particles are thus dispersed in the gaseous atmosphere as liquid particles, resulting in completely solid particles, or particles in which the proportion of solvent is sufficiently reduced so that each of the metal-ligand compounds present is precipitated in solid form. Either way, it will stay at the collection site.

後者の例に於いて、もはや溶剤として作用せず、連続分
散相として作用するのみである残留する溶剤のために、
粒子はペーストを形成する。このペーストは非常に便利
な被覆ビヒクルを構成する。
In the latter case, due to the remaining solvent no longer acting as a solvent but only as a continuous dispersed phase,
The particles form a paste. This paste constitutes a very convenient coating vehicle.

全ての又は実質的に全ての最初に存在した溶剤が除去さ
れて、粒子が砕は易い形状で捕集されるとき、もし所望
ならば、粒子粘着を促進するために、即ちペーストを構
成するために、粒子に少量の液体を添加することによっ
て、ペーストがなお形成できることが認められる。
When all or substantially all initially present solvent is removed and the particles are collected in a frangible form, if desired, to promote particle adhesion, i.e. to constitute a paste. It is observed that a paste can still be formed by adding a small amount of liquid to the particles.

粒子粘着を促進しそれによりペーストを形成するために
、非常に少量の液体のみが必要である。
Only a very small amount of liquid is required to promote particle adhesion and thereby form a paste.

典型的に、液体は、全組成物重量の20%未満、好まし
くは全て組成物重量の15%未満を構成する。
Typically, the liquid will constitute less than 20% of the total composition weight, preferably less than 15% of the total composition weight.

最適ペースト濃度はペーストを被覆する方法の選択に依
存して変えることができるが、ペースト粘度が、5X1
0’〜3 Xl06センチボアズ、好ましくはI XI
O’〜2.5 Xl06センチポアズの範囲であること
が一般に予想される。
The optimum paste concentration can vary depending on the choice of method of coating the paste, but if the paste viscosity is 5X1
0' to 3 Xl06 centiboads, preferably I XI
A range of O' to 2.5 Xl06 centipoise is generally expected.

霧化及び乾燥は空気中で室温で行われるが、金属−リガ
ンド化合物と不利に反応しないどの気体状媒体も使用で
きることが認められる。更に、粒子を形成する液体、好
ましくは気体状媒体の温度は、温度が金属−リガント化
合物の熱分解温度よりも下に維持されている限り、全て
の場合に、溶剤の蒸発速度を促進するために高くできる
Atomization and drying are carried out in air at room temperature, although it is recognized that any gaseous medium that does not react adversely with the metal-ligand compound can be used. Furthermore, the temperature of the liquid, preferably gaseous medium forming the particles is controlled in all cases to promote the rate of evaporation of the solvent, as long as the temperature is maintained below the thermal decomposition temperature of the metal-ligand compound. can be made higher.

金属−リガント化合物を分散した別々の粒子内に捕捉し
て金属−リガント化合物を細化する利点は、重プニクチ
ド、アルカリ土類、及び銅のばらばらの分離(bulk
 5eparation)が防止できることである。こ
の粒子製造アプローチは、ばらばらの溶液を乾燥するま
で単純に蒸発することに比べて、本発明の方法により製
造された個々の粒子が所望の比率の重プニクチド、アル
カリ土類、及び銅元素を含有するという著しい利点を与
える。これは、ミクロスケールで均一な固体粒子被覆組
成物を製造する。
The advantage of reducing the metal-ligand compound by trapping it within dispersed, separate particles is that it can be used for the bulk separation of heavy pnictides, alkaline earths, and copper.
5eparation) can be prevented. This particle production approach allows individual particles produced by the method of the present invention to contain the desired proportions of heavy pnictides, alkaline earths, and elemental copper, as compared to simply evaporating the bulk solution to dryness. gives the significant advantage of This produces a solid particle coating composition that is uniform on the microscale.

製造方法の工程Bに於いて、金属−リガント化合物粒子
を好ましくは被覆性のペースト又はスラリーを形成する
ためのキャリヤー液体と共に基体上に被覆する。図面に
示すように、得られた被覆物品1は、基体3とPAC前
駆体(金属−リガント化合物)及びフィルム形成溶剤に
より形成された層5とから成る。層5は基体3と同じ広
がりであるように示されているが、粒子は、特にペース
ト又はスラリーの状態で被覆されたとき、基体上のどの
ような所望のパターンでも載せられるようによく適合す
ることが認められる。例えば、ペーストは、スクリーン
印刷又はグラビヤ印刷のような種々の従来の画像被覆技
術の何れによっても堆積できる。スクリーン印刷による
技術で厚い導電性フィルムが最も一般的に形成されるの
で、本発明は、従来の印刷回路製造方法と非常に適合性
がある。
In step B of the manufacturing process, metal-ligand compound particles are coated onto a substrate, preferably with a carrier liquid to form a coating paste or slurry. As shown in the figures, the resulting coated article 1 consists of a substrate 3 and a layer 5 formed by a PAC precursor (metal-ligand compound) and a film-forming solvent. Although layer 5 is shown to be coextensive with substrate 3, the particles are well suited to be deposited in any desired pattern on the substrate, especially when coated in a paste or slurry. It is recognized that For example, the paste can be deposited by any of a variety of conventional image coating techniques such as screen printing or gravure printing. Since thick conductive films are most commonly formed by screen printing techniques, the present invention is highly compatible with conventional printed circuit manufacturing methods.

工程Cに於いて、物品1をリガンド及びキャリヤー液体
の少なくとも一部を揮発させるに十分な温度に加熱する
。得られる要素7は、基体3と無定形PAC層9とから
なる。その無定形形態に於て、PAC被覆物は比較的低
いレベルの電気伝導度を示す。本明細書で使用される用
語「無定形」層は、X線回折分析により観察した場合に
、幾らか結晶性を示すものから層を作る成分の一部を除
外せず、層を構成する種々の金属の酸化物の混合物を表
わす。更に、ある例に於て、1種又はそれ以上の金属、
特にアルカリ土類は炭酸塩として存在する。しかしなが
ら、本明細書の記載のために、酸化物の混合物又は無定
形PAC層を参照するとき、このような炭酸塩は用語「
酸化物」に広く含める。このような炭酸塩は更に加熱す
ると金属酸化物に分解できることは、当業者によく知ら
れている。
In step C, article 1 is heated to a temperature sufficient to volatilize at least a portion of the ligand and carrier liquid. The resulting element 7 consists of a substrate 3 and an amorphous PAC layer 9. In its amorphous form, PAC coatings exhibit relatively low levels of electrical conductivity. As used herein, the term "amorphous" layer does not exclude some of the components that make up the layer from those that exhibit some crystallinity when observed by X-ray diffraction analysis; represents a mixture of oxides of metals. Additionally, in some instances, one or more metals,
In particular, alkaline earths exist as carbonates. However, for the purpose of this description, when referring to a mixture of oxides or an amorphous PAC layer, such carbonates are referred to under the term "
It is widely included in "oxides". It is well known to those skilled in the art that such carbonates can decompose into metal oxides upon further heating.

ひとたび基体3上に無定形PAC層9が形成されると、
この中間体層の最終結晶性導電性PAC層への次の転換
は、どのような便利な従来の方法によっても行うことが
できる。例えば、もし所望ならば、上記引用したHas
himoto et al 、 Nakamoriet
 al及びHo5hino et al によって使用
された厚手フィルムの結晶化方法が使用できる。結晶性
導電性RAC層に対抗して結晶性導電性PAC層を形成
する認められた製造利点の一つは、後者(PAC層)が
、その製造の間に酸化性雰囲気が使用されるか又は非酸
化性雰囲気が使用されるかとは独立に、そしてそれが制
御された速度でゆっくり冷却されるか又は急令されるか
とは独立に、超伝導を示すことである。
Once the amorphous PAC layer 9 is formed on the substrate 3,
The subsequent transformation of this intermediate layer into a final crystalline conductive PAC layer can be performed by any convenient conventional method. For example, if desired, the Has
himoto et al, Nakamoriet
The thick film crystallization method used by Al and Ho5hino et al can be used. One of the recognized manufacturing advantages of forming a crystalline conductive PAC layer as opposed to a crystalline conductive RAC layer is that the latter (the PAC layer) must be prepared in a manner such that an oxidizing atmosphere is used during its manufacture or It exhibits superconductivity, independent of whether a non-oxidizing atmosphere is used, and independent of whether it is cooled slowly at a controlled rate or rapidly.

以下の開示は、無定形PAC厚手フィルムを結晶性導電
性PAC厚手フィルムに転換する好ましいアプローチを
指向している。一般にその結晶性状態への厚手フィルム
の転換は、750〜1000℃の範囲の温度で加熱する
ことによって達成される。
The following disclosure is directed to a preferred approach to converting an amorphous PAC thick film into a crystalline conductive PAC thick film. Generally, conversion of the thick film to its crystalline state is achieved by heating at temperatures in the range of 750-1000<0>C.

無定形PAC厚手フィルムをその結晶性導電性状態へ転
換するために非酸化性雰囲気を使用する場合には、78
0〜850℃の範囲の温度が好ましい。
78 when using a non-oxidizing atmosphere to convert the amorphous PAC thick film to its crystalline conductive state.
Temperatures in the range 0-850°C are preferred.

非酸化性雰囲気は、窒素又は18族(Group18)
のガス、典型的にアルゴンのような全ての便利な比較的
不活性の気体によって与えられる。また、非酸化性雰囲
気は、減圧下で無定形のPAC厚手フィルムを燃焼し、
それにより酸素利用性を減少することによって簡単に作
ることができる。他方、PAC層の結晶化が空気中又は
酸素富化雰囲気中で行われるとき、約850〜950℃
の範囲の温度を使用することが好ましい。
The non-oxidizing atmosphere is nitrogen or Group 18
gas, typically any convenient relatively inert gas such as argon. In addition, the non-oxidizing atmosphere burns the amorphous PAC thick film under reduced pressure,
It can be easily made by reducing oxygen availability. On the other hand, when the crystallization of the PAC layer is carried out in air or in an oxygen-enriched atmosphere, about 850-950°C
Preferably, a temperature in the range of .

無定形PAC厚手フィルムを結晶性導電性PAC厚手フ
ィルムに転換するために、非酸化性雰囲気又は酸素含有
雰囲気中の何れかでの単一の加熱工程が使用できるが、
前燃焼工程、後燃焼工程、又は両者と組み合わせて燃焼
工程を使用することからもたらされる利点が観察された
。一般に、最高の可能な温度で超伝導を実現する条件で
の最適な結果は、前燃焼、燃焼、及び後燃焼工程を全て
組み合わせて使用したとき実現される。
A single heating step in either a non-oxidizing atmosphere or an oxygen-containing atmosphere can be used to convert an amorphous PAC thick film into a crystalline conductive PAC thick film;
Advantages have been observed that result from using a combustion process in combination with a pre-combustion process, a post-combustion process, or both. In general, optimal results with conditions achieving superconductivity at the highest possible temperature are achieved when pre-combustion, combustion, and post-combustion steps are all used in combination.

第1図を参照して、工程りは前燃焼工程を表し、工程E
は燃焼工程を表し、そして工程Fは後燃焼工程を表す。
Referring to FIG. 1, process E represents the pre-combustion process, and process E
represents the combustion step and step F represents the after-combustion step.

PAC厚手フィルム13.17及び21のそれぞれに於
いて結晶が観察されるが、形成される結晶相で次第に増
加する望ましい結晶化及びその配向が、各燃焼の完結と
共に観察される。
Although crystals are observed in each of the PAC thick films 13.17 and 21, a progressively increasing desired crystallization and orientation in the crystalline phase formed is observed with the completion of each combustion.

酸素の存在下(例えば、空気中又は酸素雰囲気中)で、
燃焼工程Eの間PAC層を890〜950℃の範囲の温
度に加熱することが好ましい。非酸化性雰囲気中で、同
様の結果が約830〜850℃の範囲の温度で達成され
る。これらの温度でPAC組成物の少なくともある溶融
が生じると信じられる。
In the presence of oxygen (e.g. in air or an oxygen atmosphere),
Preferably, the PAC layer is heated to a temperature in the range of 890-950<0>C during the combustion step E. Similar results are achieved at temperatures in the range of about 830-850°C in a non-oxidizing atmosphere. It is believed that at least some melting of the PAC composition occurs at these temperatures.

これは、この工程の間又は次の冷却の間の何れかで、基
体に対する接着性を改良し、また結晶生成及び配向を容
易にする。PAC層は好ましい温度範囲内で、少なくと
も5分間、好ましくは少なくとも10分間燃焼させるべ
きである。一般に、燃焼の利益は急速に実現でき、長い
燃焼時間は必要ではない。有用な結晶性導電性PAC層
は、燃焼時間が100時間又はそれ以上に延長されると
き達成できるが、実際には2時間を越える燃焼時間は滅
多に使用されない。
This improves adhesion to the substrate and also facilitates crystal formation and orientation, either during this step or during subsequent cooling. The PAC layer should be fired within the preferred temperature range for at least 5 minutes, preferably at least 10 minutes. Generally, the benefits of combustion can be realized quickly and long combustion times are not required. Although useful crystalline conductive PAC layers can be achieved when burn times are extended to 100 hours or more, burn times in excess of 2 hours are rarely used in practice.

前燃焼工程りに於いて、PAC層は工程Eの燃焼温度よ
り低い温度に加熱される。前燃焼温度は酸素含有雰囲気
中で800〜885℃の範囲、非酸化性雰囲気中で78
0〜830℃の範囲であることが好ましい。工程Fでの
ポスト燃焼温度は酸素含有雰囲気中で870〜890℃
の範囲、非酸化性雰囲気中で780〜830℃の範囲で
あることが好ましい。これらの温度範囲内で、便利な前
燃焼及び後燃焼時間は、一般に燃焼について上に示した
ものと同様げ、前燃焼又は後燃焼時間を延長することに
より補償することが可能である。
In the pre-combustion step, the PAC layer is heated to a temperature lower than the combustion temperature in step E. The pre-combustion temperature ranges from 800 to 885 °C in an oxygen-containing atmosphere and 78 °C in a non-oxidizing atmosphere.
The temperature is preferably in the range of 0 to 830°C. The post-combustion temperature in step F is 870-890°C in an oxygen-containing atmosphere.
The temperature is preferably in the range of 780 to 830°C in a non-oxidizing atmosphere. Within these temperature ranges, convenient pre- and post-combustion times can be compensated for by extending the pre- or post-combustion times, generally similar to those indicated above for combustion.

、P A 0層の結晶化を非酸化性雰囲気中で行う場合
、酸素の最適濃度よりも幾らか低いものが層中に存在し
得る。酸化性雰囲気、好ましくは酸素中で比較的低い温
度、例えば、約480℃に下げた温度で、このような結
晶性導電性PAC層を低レベルで加熱することは、導電
性を著しく増大、例えばToを増加させることができる
, P A 0 If the crystallization of the layer is carried out in a non-oxidizing atmosphere, a somewhat lower than optimal concentration of oxygen may be present in the layer. Low-level heating of such crystalline conductive PAC layers at relatively low temperatures, e.g., temperatures down to about 480° C., in an oxidizing atmosphere, preferably oxygen, significantly increases the conductivity, e.g. To can be increased.

受容される浸透理論により、周りの非導電性媒体中に配
置された導電性球からなる層について、実現されるべき
満足できる電気伝導性のために球は層の少なくとも45
体積%を占めなくてはならない。若し他の幾何学的形状
、特に長い形状の導電性粒子を球と置換すると、なお満
足できる層電気伝導性を実現しながら導電性粒子は層容
積のより少ない割合を占めることができる。同様に、取
り囲む媒体も導電性であるとき、より少ない割合の導電
性粒子で電気伝導性が実現できる。本発明のPAC層に
於て、導電性結晶の幾何学的形状は、これらの結晶が層
の実質的に45体積%未満を形成するとき電気伝導性が
実現されるようなものである。満足できる電気伝導性は
、導電性結晶相が層の僅か30体積%又はそれ以下を形
成するとき観察される。しかしながら、導電性結晶相は
全PAC層の少なくとも70体積%、最適には少なくと
も90体積%を形成することが一般的に好ましい。
According to accepted percolation theory, for a layer consisting of conductive spheres placed in a surrounding non-conductive medium, for a satisfactory electrical conductivity to be achieved, the spheres are at least 45% of the layer.
It must occupy % by volume. If conductive particles of other geometric shapes, especially elongated shapes, are replaced by spheres, the conductive particles can occupy a smaller proportion of the layer volume while still achieving satisfactory layer electrical conductivity. Similarly, electrical conductivity can be achieved with a smaller proportion of electrically conductive particles when the surrounding medium is also electrically conductive. In the PAC layer of the present invention, the geometry of the conductive crystals is such that electrical conductivity is achieved when these crystals form substantially less than 45 volume percent of the layer. Satisfactory electrical conductivity is observed when the conductive crystalline phase forms only 30% by volume or less of the layer. However, it is generally preferred that the conductive crystalline phase form at least 70% by volume of the total PAC layer, optimally at least 90% by volume.

最終の電気伝導性物品19は、基体3上の結晶性電気伝
導性PAC層21からなる。材料と製造技術の特別の選
択により、物品19は高い超伝導開始転移開始温度を示
し得る。
The final electrically conductive article 19 consists of a crystalline electrically conductive PAC layer 21 on the substrate 3. Through particular selection of materials and manufacturing techniques, article 19 can exhibit a high superconducting onset transition temperature.

本明細書に於いて、用語「高い超伝導転移開始温度」は
、30℃より高いTcとして定義される。
As used herein, the term "high superconducting transition onset temperature" is defined as Tc greater than 30°C.

PAC層を有する電気伝導性物品を製造するために記載
した方法は、いくつかの著しい利点を提供する。最も著
しい利点の一つは、最KPAC層21中の重プニクチド
、アルカリ土類、及び銅元素の比率が、PAC前駆体層
5中に存在する比率に正確に対応することである。換言
すると、希土類、アルカリ土類、及び銅元素の最終比率
は、出発物質として使用される金属−リガント化合物粒
子中の所望の比率により単純に決定される。これは、ス
パッタリング及び真空蒸着のような、−船釣に使用され
る金属酸化物沈着技術により必要とされる比率の冗長で
何回にも亘る試行錯誤による調整を避ける。更に、この
方法は雰囲気圧力を減少させる必要がなく、それで高真
空又は低真空を作るための装置を必要としない。
The method described for manufacturing electrically conductive articles with PAC layers provides several significant advantages. One of the most significant advantages is that the proportions of heavy pnictides, alkaline earths and copper elements in the KPAC layer 21 correspond exactly to the proportions present in the PAC precursor layer 5. In other words, the final proportions of rare earth, alkaline earth, and copper elements are simply determined by the desired proportions in the metal-ligand compound particles used as starting materials. This avoids the tedious and repeated trial and error adjustment of ratios required by metal oxide deposition techniques used in boat fishing, such as sputtering and vacuum deposition. Furthermore, this method does not require reducing the atmospheric pressure and therefore does not require equipment for creating high or low vacuums.

の形成を容易にすることである。かくして、本発明は印
刷ハイブリッド回路の製造に容易に適用される。パター
ン形成は、前記のように、物品1の層5を所望のパター
ンに被覆することによって容易に達成できる。金属−リ
ガント化合物被覆パターン形成の補助又は交替として、
物品?、11,15、又は19のPAC層9,13.1
?、又は21の何れか一つは、公知のフォトレジストパ
ターン定義及びPAC層のエツチングによりパターン形
成される。
The objective is to facilitate the formation of Thus, the invention is easily applied to the manufacture of printed hybrid circuits. Patterning can be easily achieved by coating layer 5 of article 1 in the desired pattern, as described above. As an adjunct or alternative to metal-ligand compound coating patterning,
Goods? , 11, 15, or 19 PAC layer 9, 13.1
? , or 21 is patterned by conventional photoresist pattern definition and etching of the PAC layer.

前記の方法+i p p、 c層が絶縁性基体上に完全
に形成された非常に単純な物品について記載したが、多
くの実際的な応用に於いて、PAC層の一部のみが基体
の表面に直接形成されることが認められる。例えば、電
気回路部品の製造に於いて、外部リード(ピン)接合を
容易にする目的で絶縁性基体上に金属パッド(導電性領
域)を最初に被覆することが普通の実施である。PAC
層又はPAC層のいくつかの部分が、空間を空けたパッ
ド又は予め基体上に形成された他の導電領域の間に導電
通路(単複)を与えるために、絶縁性基体上に形成でき
る。どのような導電性物質も、PAC層を形成するため
に必要な温度に耐えることができる基体上に前被覆でき
る。例えば、金パツドが電気回路部品製造に一般的に使
用され、本発明により必要なPAC層製造と完全に両立
できる。電気伝導性PAC相を作るために、基体上に既
に被覆され燃焼された厚手フィルムの表面への電気的接
合もまた可能である。金属パッド(例えば、インジウム
)は、比較的低温(< 200℃)で結晶PAC表面へ
接着できる。上に設けられた金属パッドへの次の電気的
接合は、従来の結合技術、例えば、鉛錫半田を使用する
ような半田付は技術を使用して行うことができる。例え
ば、所望の電気通路を完結するために銅線を上に設けら
れたパッドに半田付けできる。
Although the above method has been described for a very simple article in which the i p p, c layer is completely formed on an insulating substrate, in many practical applications only a portion of the PAC layer covers the surface of the substrate. It is recognized that it is formed directly in the For example, in the manufacture of electrical circuit components, it is common practice to first coat metal pads (conductive regions) on an insulating substrate to facilitate external lead (pin) bonding. PAC
A layer or portions of a PAC layer can be formed on an insulating substrate to provide conductive path(s) between spaced pads or other conductive regions previously formed on the substrate. Any conductive material can be precoated onto the substrate that can withstand the temperatures required to form the PAC layer. For example, gold pads are commonly used in electrical circuit component manufacturing and are fully compatible with the required PAC layer manufacturing according to the present invention. Electrical bonding to the surface of a thick film already coated and fired onto a substrate is also possible to create an electrically conductive PAC phase. Metal pads (eg, indium) can be bonded to crystalline PAC surfaces at relatively low temperatures (<200° C.). Subsequent electrical connections to the overlying metal pads can be made using conventional bonding techniques, such as soldering techniques, such as using lead-tin solder. For example, a copper wire can be soldered to an overlying pad to complete the desired electrical path.

第2図は本発明による電気回路部品100の断面図を示
す。絶縁性基体102には、該基体の第1主表面106
と第2主表面108との間に伸びているアパーチユア1
04が設けられている。金属パッド110が、基体の第
1主表面上に位置している。厚手PAC層114及び1
16が、基体の第1主表面及び第2主表面上に位置して
いる。PAC層114は一部金属パッド110の上にあ
る。PAC層を形成する組成物の部分118は、アパー
チュア104内に伸びて基体の反対側表面上のPAC層
と結合している。金属リード120は、半田122 に
より第1PAC層及び金属ランド110に結合している
。第2金属リード124は、半田126により金属パッ
ド112を介して第2PAC層に結合している。半田付
けする代わりに、リードはまた超音波線結合又は熱圧着
結合のような、どのような他の便利な公知の手段によっ
ても結合できる。
FIG. 2 shows a cross-sectional view of an electrical circuit component 100 according to the invention. The insulating substrate 102 includes a first main surface 106 of the substrate.
and the second major surface 108 .
04 is provided. A metal pad 110 is located on the first major surface of the substrate. Thick PAC layer 114 and 1
16 are located on the first and second major surfaces of the substrate. PAC layer 114 partially overlies metal pad 110. A portion 118 of the composition forming the PAC layer extends into the aperture 104 and combines with the PAC layer on the opposite surface of the substrate. Metal leads 120 are coupled to the first PAC layer and metal lands 110 by solder 122 . A second metal lead 124 is coupled to the second PAC layer via the metal pad 112 by solder 126. Instead of soldering, the leads can also be bonded by any other convenient known means, such as ultrasonic wire bonding or thermocompression bonding.

簡単にするために第2図に於いてPAC層は線状の導電
通路を形成するように示したが、これらは独立に従来の
回路に見られるどのような導電通路配置も形成し得る。
Although the PAC layers are shown in FIG. 2 as forming linear conductive paths for simplicity, they may independently form any conductive path arrangement found in conventional circuits.

例えば、導電通路は曲がりくねっても、波状であっても
良い。更に、それ自身でリード120とリード124と
の間の全部の導電通路を形成する代わりに、PAC層は
、抵抗器、キャパシタ、トランジスタ、ダイオード、集
積回路要素、及び類似物のような公知の電気回路部品と
、直列及び/又は並列で導電通路を形成することもでき
る。
For example, the conductive path may be serpentine or undulating. Additionally, instead of forming the entire conductive path between leads 120 and 124 by itself, the PAC layer can be used to connect conventional electrical conductors such as resistors, capacitors, transistors, diodes, integrated circuit elements, and the like. Conductive paths can also be formed in series and/or in parallel with circuit components.

導電性結晶相に転換できることが知られているどのよう
な重プニクチド混合アルカリ土類銅酸化物組成物も、本
発明の被覆された物品を形成する際に使用できる。用言
吾「重プニクチド混合アルカリ土類銅酸化物」は、少な
くとも1個の重プニクチド元素、少なくとも2個のアル
カリ土類元素、銅、及び酸素を含む物質の組成物を意味
する。用語「重プニクチド」は、少なくとも51の原子
番号を有する15族(Group15)の元素、即ち、
ビスマス及びアンチモンを、単独で又は少量の鉛と組み
合わせて指定するために使用される。一般に重プニクチ
ドは、ビスマス単独であるか、又はビスマスと、0〜3
0モル%のアンチモン又は鉛の一つ若しくはアンチモン
と鉛の組み合わせとの組み合わせである。用語「アルカ
リ土類」は、2族(Group2)の元素を示す。好ま
しい態様に於いて、混合したアルカリ土類元素は、カル
シウムと少なくとも1種の重アルカリ土類、即ち、少な
くとも38の原子番号を有するアルカリ土類との組み合
わせである。
Any heavy pnictide mixed alkaline earth copper oxide composition known to be convertible to a conductive crystalline phase can be used in forming the coated articles of the present invention. The term "heavypnictide mixed alkaline earth copper oxide" means a composition of matter containing at least one heavy pnictide element, at least two alkaline earth elements, copper, and oxygen. The term "depnictide" refers to elements of Group 15 having an atomic number of at least 51, i.e.
Used to specify bismuth and antimony, alone or in combination with small amounts of lead. Generally, depnictide is bismuth alone or bismuth and 0 to 3
0 mol% of antimony or lead or a combination of antimony and lead. The term "alkaline earth" refers to Group 2 elements. In a preferred embodiment, the mixed alkaline earth element is a combination of calcium and at least one heavy alkaline earth, ie, an alkaline earth having an atomic number of at least 38.

好ましい重アルカリ土類は、ストロンチウム単独である
か、又はストロンチウムと全型アルカリ土類を基準とし
て0〜10モル%のバリウムとの組み合わせである。
The preferred heavy alkaline earth is strontium alone or in combination with strontium and 0 to 10 mol% barium, based on the total alkaline earth.

超伝導性は、金属比: P2Ax−yCayCu。Superconductivity is a metal ratio: P2Ax-yCayCu.

(式中、Pは、本質的にビスマスと0〜30モル%のア
ンチモン又は鉛の一つ若しくはアンチモンと鉛の組み合
わせとからなる重プニクチドであり、Aは、本質的にス
トロンチウムと0〜10モル%のバリウムとからなる重
アルカリ土類であり、Xは、整数3又は4であり、 yは、0.5〜2の範囲であり、そして、2は、整数2
又は3である) を満足する重プニクチド混合アルカリ土類銅酸化物の結
晶相に観察される。
(wherein P is a heavy pnictide consisting essentially of bismuth and 0 to 30 mol % of one of antimony or lead or a combination of antimony and lead; A is essentially strontium and 0 to 10 mol % of antimony or lead; % barium, X is an integer 3 or 4, y ranges from 0.5 to 2, and 2 is an integer 2.
or 3) is observed in the crystal phase of heavy pnictide mixed alkaline earth copper oxides.

重プニクチドがビスマスであり、重アルカリ土類がスト
ロンチウムである好ましい態様に於いて、超伝導酸化物
相は金属比: B 12 S r w−y Ca y Cus(式中、
x、y及び2は前記の通りである)ヲ満足スる。バルク
(bulk)ビスマスストロンチウムカルシウム銅酸化
物(BSCCO)の研究から、下記の結晶相とその超伝
導性が関連づけられる。
In preferred embodiments where the heavy pnictide is bismuth and the heavy alkaline earth is strontium, the superconducting oxide phase has a metal ratio: B 12 S r w-y Ca y Cus (wherein
x, y and 2 are as described above). Studies of bulk bismuth strontium calcium copper oxide (BSCCO) relate the following crystalline phases to its superconductivity.

B5CC0−211124人     8″KBSCC
O−221230人    80′KBSCCO−22
2337人   105’K(表中、4個のアラビア数
字は結晶中の金属原子の比を示し、オングストロームは
同定された結晶単位セルC軸長さを示し、温度はTOを
示す)。
B5CC0-211124 people 8″KBSCC
O-221230 people 80'KBSCCO-22
2337 people 105'K (in the table, 4 Arabic numerals indicate the ratio of metal atoms in the crystal, angstroms indicate the identified crystal unit cell C-axis length, and temperature indicates TO).

ストロンチウムとカルシウムとはこれらのescc。Strontium and calcium are these escc.

組成で整数で示されているが、ストロンチウムとカルシ
ウムは、これらが固溶体を形成することを示唆するyの
限界内で全ての比率で相互に変更できる。かくして、本
発明の導電性要素の厚手フィルム中に好ましくは存在す
る、液体窒素の沸点(77″K)より上で超伝導性を示
すescco結晶相は、下記の関係: B izs ra−、Ca、Cu2 (式中、yは0.5〜1.5の範囲である)、及び、B
 i2 S r 4−yCa、Cu3(式中、yは1.
5〜2.0の範囲である)を満足する。
Although shown as integers in the composition, strontium and calcium can be interchanged in all ratios within the limits of y suggesting that they form a solid solution. Thus, the escco crystalline phase exhibiting superconductivity above the boiling point of liquid nitrogen (77''K), preferably present in the thick film of the electrically conductive element of the present invention, has the following relationship: B izs ra-, Ca , Cu2 (wherein y ranges from 0.5 to 1.5), and B
i2 S r 4-yCa, Cu3 (wherein y is 1.
5 to 2.0).

厚手フィルムとしてこれらの超伝導相を形成するために
、同じ比率で同じ金属が、出発物質として使用される金
属−リガント化合物を選択して好適に使用される。しか
しながら、金属−リガント化合物出発物質を形成する金
属が、最終厚手フィルムの超伝導結晶相(単複)に見ら
れるものと同じ比率で被覆されることは必須ではない。
To form these superconducting phases as thick films, the same metals in the same proportions are preferably used in selecting the metal-ligand compounds used as starting materials. However, it is not essential that the metal forming the metal-ligand compound starting material be coated in the same proportion as that found in the superconducting crystalline phase(s) of the final thick film.

結晶化の際に、過剰の1種又はそれ以上の金属は、形成
される超伝導相(単複)から簡単に除外される。
During crystallization, the excess metal or metals are simply excluded from the superconducting phase(s) formed.

除外された金属は最終厚手フィルム被覆物中に分離相と
して残留する。下記実施例に示すように、金属比率の大
きな不均衡は、超伝導性厚手フィルムを作ることと完全
に両立する。
The excluded metals remain as a separate phase in the final thick film coating. As shown in the examples below, large imbalances in metal proportions are perfectly compatible with making superconducting thick films.

金属−リガント化合物は下記の関係: P a A b−c Ca c Cu d(式中、Pは
、本質的にビスマスと0〜30モル%のアンチモン又は
鉛−一つ若しくはアンチモンと鉛の組み合わせとからな
る重プニクチドであり、Aは、本質的にストロンチウム
と0〜10モル%のバリウムとからなる重アルカリ土類
であり、aは、2〜5の範囲であり、 bは、3〜4の範囲であり、 Cは、0.5〜2の範囲であり、そして、dは、2〜5
の範囲である) を満足するように選択されることが好ましい。
The metal-ligand compound has the following relationship: P a A b-c C a c Cu d (where P is essentially bismuth and 0 to 30 mol% antimony or lead-1 or a combination of antimony and lead). A is a heavy alkaline earth consisting essentially of strontium and 0 to 10 mol% barium, a ranges from 2 to 5, and b ranges from 3 to 4. range, C ranges from 0.5 to 2, and d ranges from 2 to 5
It is preferable that the selection is made so as to satisfy the following.

重プニクチドがビスマスであり、重アルカリ土類がスト
ロンチウムである場合、金属−リガント出発物質中の金
属の好ましい比率は、下記関係:B lll5 rb−
ecaccud (式中、 aは、2〜5の範囲であり、 bは、3〜4の範囲であり、 Cは、0.5〜2の範囲であり、そして、dは、2〜5
の範囲である) を好適に満足する。金属−リガント出発物質が過剰のビ
スマス又は銅の何れかを含有するとき、B5CC0−2
223超伝導結晶相が特に好ましい。
When the heavy pnictide is bismuth and the heavy alkaline earth is strontium, the preferred ratio of metals in the metal-ligand starting material is according to the following relationship: B lll5 rb-
ecaccud (wherein a ranges from 2 to 5, b ranges from 3 to 4, C ranges from 0.5 to 2, and d ranges from 2 to 5
) satisfies the following. When the metal-ligand starting material contains excess of either bismuth or copper, B5CC0-2
223 superconducting crystalline phase is particularly preferred.

上記金属−リガント化合物中に存在するリガンドは、最
終物品の一部を形成せず、そのために単に上記方法の工
程を実行する上での便利性に基づいて選択できる。リガ
ンドは先ず最初に、リガンドと組み合わせた重プニクチ
ド、アルカリ土類、及び銅が、所望の比率でそれぞれ可
溶である溶液を形成する能力のために選択される。第二
に、リガンドは、中間体PAC層を形成するための加熱
の間に揮発性であるように選択される。
The ligands present in the metal-ligand compound do not form part of the final article and can therefore be selected solely on the basis of convenience in carrying out the steps of the method. The ligand is first selected for its ability to form a solution in which the depnictide, alkaline earth, and copper in combination with the ligand are each soluble in the desired proportions. Second, the ligand is selected to be volatile during heating to form the intermediate PAC layer.

用語「揮発性」は、リガンド又は酸素以外のその成分元
素が、PAC層の結晶化温度より低い温度で基体表面か
ら除去できることを意味する。
The term "volatile" means that the ligand or its constituent elements other than oxygen can be removed from the substrate surface at temperatures below the crystallization temperature of the PAC layer.

硝酸塩、硫酸塩、及びハロゲン化物リガンドのような無
機−リガントは、上記規準を満足する好ましいリガンド
の代表例である。硝酸塩、臭化物、及び塩化物が特に好
ましい。一般に、リガンドは、重プニクチド、アルカリ
土類、及び銅リガンド化合物のそれぞれが、大体同じよ
うな溶解度特性を示すように選択される。
Inorganic-ligands such as nitrate, sulfate, and halide ligands are representative of preferred ligands that meet the above criteria. Particularly preferred are nitrates, bromides, and chlorides. Generally, the ligands are selected such that each of the depnictide, alkaline earth, and copper ligand compounds exhibits roughly similar solubility properties.

金属−リガント化合物のためのどのような蒸発性溶剤も
粒子製造のために使用できる。また、この溶剤は最終物
品の一部を形成しない。水又はアルコール(例えば、メ
タノール、エタノール、プロパツール、等々)のような
極性溶剤が、上記の無機リガンドを含む金属−リガント
化合物と共に使用するために特に適している。
Any vaporizable solvent for metal-ligand compounds can be used for particle preparation. Also, this solvent does not form part of the final article. Polar solvents such as water or alcohols (eg, methanol, ethanol, propatool, etc.) are particularly suitable for use with metal-ligand compounds, including the inorganic ligands described above.

ペーストが被覆される場合、結合を促進するために、金
属−リガント化合物のための最初の溶剤の少量の残留部
分又は異なった液体の何れかを含んでいる。ペーストの
液体部分は揮発性でなくてはならない。上記蒸発性溶剤
はすべてこの規準を満足する。
When the paste is coated, it contains either a small residual portion of the original solvent for the metal-ligand compound or a different liquid to promote bonding. The liquid part of the paste must be volatile. All of the above vaporizable solvents meet this criterion.

金属−リガント粒子を除いたペーストは、スクリーン印
刷に使用される公知のインキの組成と同じであって良い
。スクリーン印刷インキには、普通活性成分(本発明の
例では金属−リガント粒子により供給される)、基体接
着を促進するためのバインダー(例えば、ガラスフリッ
ト又は結晶性酸化物粉末)、インキのレオロジー特性を
増強するために使用されるスクリーニング剤−普通ポリ
(ビニルアルコール)又はポリ (エチレングリコール
)のような高分子量ポリマー−1及び液体(最も一般的
には水又はアルコール)が含まれている。その他のスク
リーン印刷インキ成分を含有させる必要無しに、金属−
リガント粒子と液体が一緒に優れたレオロジー特性及び
接着特性を与えることは、本発明の特別の利点である。
The paste, except for the metal-ligand particles, may have the same composition as known inks used in screen printing. Screen printing inks typically include an active ingredient (supplied in the present example by metal-ligand particles), a binder to promote substrate adhesion (e.g., a glass frit or a crystalline oxide powder), and the rheological properties of the ink. The screening agent used to enhance the oxidation rate typically includes a high molecular weight polymer such as poly(vinyl alcohol) or poly(ethylene glycol) and a liquid (most commonly water or alcohol). Metal-based printing without the need to include other screen printing ink components
It is a particular advantage of the present invention that the ligand particles and liquid together provide excellent rheological and adhesive properties.

本発明により製造される厚手フィルムは、その厚さを広
範囲に変えることができる。最終厚さは、約5〜200
−の範囲が意図され、最も厚いフィルムの適用のために
は約10〜100jaの厚さである。
Thick films produced according to the invention can vary in thickness within a wide range. Final thickness is approximately 5-200
- is contemplated, with thicknesses of about 10 to 100 ja for thickest film applications.

熱応力を避ける注意をして、更に大きい被覆厚さが可能
である。薄手PACフィルムは本発明の方法により容易
に製造できる。
Larger coating thicknesses are possible with care to avoid thermal stresses. Thin PAC films can be easily produced by the method of the present invention.

本発明の厚手フィルム要素の基体は、それがPAC層の
導電性に比較して絶縁性であることだけで、絶縁性であ
る。本明細書に於いて使用される用語「絶縁性基体」は
、電流流れがPAC層を上に形成する基体よりもPAC
層を優勢的に通過するPAC層の電気抵抗よりも十分に
大きい値の電気抵抗を有する全ての基体を意味する。回
路要素をPAC層のTc又はToのような、環境温度よ
りも十分低い温度で使用することを意図するとき、実際
には絶縁性基体は環境温度でPAC層よりも更に導電性
になる。
The substrate of the thick film element of the present invention is insulating simply because it is insulating compared to the electrical conductivity of the PAC layer. As used herein, the term "insulating substrate" refers to a substrate in which current flow is greater than that of the substrate on which the PAC layer is formed.
It refers to any substrate that has an electrical resistance of a value significantly greater than the electrical resistance of the PAC layer that passes predominantly through the layer. When the circuit element is intended to be used at temperatures well below ambient temperature, such as the Tc or To of the PAC layer, the insulating substrate will actually become more conductive than the PAC layer at ambient temperature.

電気伝導性結晶性PAC層は、広範囲の種々の基体上に
形成できる。一般に、処理温度に耐えることができるど
のような公知の電気伝導体基体も使用できる。例えば、
金属、ガラス、セラミックス及び半導体基体は、全部、
1個又は2個以上の上記方法により適用された結晶性P
AC層を受は入れるために十分な熱安定性を有している
。多結晶及び単結晶状態の両方の基体が成功裡に使用さ
れる。
Electrically conductive crystalline PAC layers can be formed on a wide variety of substrates. Generally, any known electrically conductive substrate that can withstand the processing temperatures can be used. for example,
All metals, glasses, ceramics and semiconductor substrates are
Crystalline P applied by one or more of the above methods
It has sufficient thermal stability to accommodate the AC layer. Both polycrystalline and single crystalline substrates have been successfully used.

本発明は、最初高いTcと酸化アルミニウム又は窒化ア
ルミニウムからなる基体上に被覆されたとき超伝導性を
示すPAC厚手フィルムを作る。
The present invention creates PAC thick films that initially exhibit high Tc and superconductivity when coated onto a substrate consisting of aluminum oxide or aluminum nitride.

本発明の厚手フィルムPAC層は、単結晶及び多結晶ア
ルミナの両方の上に形成できる。更に、スピネル基体に
於けるように、アルミニウム及び酸素を1種又はそれ以
上の金属と組み合わせて含有する基体が意図される。M
gAl2O,はこの種類の例示的基体である。勿論、1
種又はそれ以上の金属元素としてアルミニウムを含有す
るものに加えてスピネルが、本発明の実施に有用な基体
として使用できることが言忍められる。
Thick film PAC layers of the present invention can be formed on both single crystal and polycrystalline alumina. Additionally, substrates containing aluminum and oxygen in combination with one or more metals are contemplated, such as in spinel substrates. M
gAl2O, is an exemplary substrate of this type. Of course, 1
It is to be appreciated that spinels, in addition to those containing aluminum as the species or more metallic element, can be used as substrates useful in the practice of this invention.

PAC薄手又は厚手フィルム導電性要素を形成する際に
有用であることが知られている種々の他の種類の基体の
どのようなものもまた使用できる。
Any of the various other types of substrates known to be useful in forming PAC thin or thick film conductive elements can also be used.

アルカリ土類酸化物は好ましい種類の基体材料を構成す
る。これらIオー船釣に、その形成の間にPAC層と限
定された相互作用を示す比較的不活性の耐火物材料であ
る。単結晶(即ち、ペリクレーズ)又は多結晶形態のマ
グネシアは、その低いレベルのPAC層との相互作用の
ために、特に好ましい基体材料を構成する。チタン酸ス
トロンチウムは、ペロブスカイト結晶形に容易に形成で
きるために、他の好ましいアルカリ土類酸化物基体材料
を構成する。
Alkaline earth oxides constitute a preferred type of substrate material. These I-O's are relatively inert refractory materials that exhibit limited interaction with the PAC layer during their formation. Magnesia in single crystal (ie, periclase) or polycrystalline form constitutes a particularly preferred substrate material because of its low level of interaction with the PAC layer. Strontium titanate constitutes another preferred alkaline earth oxide substrate material because it can be easily formed into perovskite crystalline forms.

半導体ウェハー、特に単結晶シリコン及び■−■化合物
ウェハーもまた、本発明の物品のために有用な種類の基
体を構成する。
Semiconductor wafers, particularly single crystal silicon and ■-■ compound wafers, also constitute useful types of substrates for the articles of this invention.

他の特別に意図される種類の基体材料は耐火性金属であ
る。勿論、このような金属は、1000℃又はそれより
高いPAC層結晶化温度に耐えるのによく適している。
Another specially contemplated class of substrate materials are refractory metals. Of course, such metals are well suited to withstand PAC layer crystallization temperatures of 1000° C. or higher.

タングステン、タンタル、チタン、及びジルコニウムの
ような耐火性金属が特に意図される。耐火性金属は、基
体全体、又はPAC層が被覆される耐熱性の層を形成で
きる。
Refractory metals such as tungsten, tantalum, titanium, and zirconium are particularly contemplated. The refractory metal can form a refractory layer over which the entire substrate or PAC layer is coated.

基体材料と隣接するPAC層との間のいくらかの相互作
用が、物品が約900℃よりも高い温度に加熱されると
き生じると信じられているが、厚手フィルムPAC層は
、基体相互作用により薄手PAC層又はRAC層よりも
非常に少なく影響を受ける。かくして、種々の基体材料
上にPAC厚手フィルムを直接被覆することが意図され
る。
Although it is believed that some interaction between the substrate material and the adjacent PAC layer occurs when the article is heated above about 900°C, thick film PAC layers may It is much less affected than the PAC or RAC layers. Thus, direct coating of PAC thick films onto various substrate materials is contemplated.

バリヤー層が基体とPAC厚手フィルムとの間の相互作
用を更に減少させるか又は除くために意図される場合、
バリヤーは種々の材料から選択できる。上記の耐火性金
属、白金族(白金、オスミウム、又はイリジウム)金属
、金、及び銀は、全て実施可能なバリヤー材料である。
If the barrier layer is intended to further reduce or eliminate the interaction between the substrate and the PAC thick film,
Barriers can be selected from a variety of materials. The refractory metals mentioned above, platinum group (platinum, osmium, or iridium) metals, gold, and silver are all viable barrier materials.

処理条件下に耐火性金属は対応する酸化物に変わる。基
体がシリコンであるとき、金属珪素化合物バリヤー層が
使用できる。窒化アルミニウム及び窒化珪素は、両方と
も意図されるバリヤー層材料である。一般に、上記好ま
しい基体組成物の何れも、また有用なバリヤー層組成物
を形成する。勿論、特定のバリヤー層又はバリヤー層組
み合わせの選択は、多くの例で、基体の組成と、特定の
基体及びバリヤー層選択を行う方法を単純化する機会に
より影響を受けるであろう。
Under processing conditions the refractory metals convert to the corresponding oxides. When the substrate is silicon, a metal silicide barrier layer can be used. Aluminum nitride and silicon nitride are both contemplated barrier layer materials. Generally, any of the preferred substrate compositions described above also form useful barrier layer compositions. Of course, the selection of a particular barrier layer or barrier layer combination will, in many instances, be influenced by the composition of the substrate and the opportunity to simplify the manner in which particular substrate and barrier layer selections are made.

シリコン基体のために特別に意図される特に好ましいバ
リヤー層トリアド(triad)配置は、本質的にシリ
カからなるシリコン基体に隣接して位置している第一ト
リアド層、本質的に少なくとも一種の4族(Group
4)重金属(即ち、ジルコニウム又はハフニウム)酸化
物からなりシリコン基体から除去される第三トリアド層
、本質的にシリカと少なくとも一種の4族(Group
4)金属酸化物との混合物からなる第ニトリアト層から
なる。このバリヤー層は、シリコン基体をその上に載る
伝導層による汚染から、特に銅汚染に対して保護し、伝
導層をシリコン汚染から保護する。
A particularly preferred barrier layer triad arrangement specifically intended for silicon substrates is a first triad layer located adjacent to the silicon substrate consisting essentially of silica, consisting essentially of at least one Group 4 (Group
4) A third triad layer consisting of a heavy metal (i.e. zirconium or hafnium) oxide and removed from the silicon substrate, consisting essentially of silica and at least one Group 4
4) Consists of a nitriat layer consisting of a mixture with a metal oxide. This barrier layer protects the silicon substrate from contamination by the overlying conductive layer, in particular against copper contamination, and protects the conductive layer from silicon contamination.

このようなバリヤー層トリアドを形成するための方法の
第一工程は、シリコン基体の上にシリカ層を少なくとも
2000人の厚さで形成することである。シリカ層は好
ましくは少なくとも5000 Aの厚さである。どのよ
うな便利な厚さのシリカ層も必要な最小厚さを超えて形
成できる。シリコン基体上のシリカ層形成はあらゆる便
利な公知の手段により達成でき、本発明の一部を構成し
ない。シリカ層は多くの例に於て、成長した酸化珪素層
を形成するためにシリコン基体表面の酸化により便利に
形成される。また、シリカ層は沈着できる。
The first step in the method for forming such a barrier layer triad is to form a silica layer on a silicon substrate to a thickness of at least 2000 nm. The silica layer is preferably at least 5000 Å thick. Any convenient thickness of silica layer can be formed beyond the required minimum thickness. Formation of the silica layer on the silicon substrate can be accomplished by any convenient known means and does not form part of the present invention. Silica layers are conveniently formed in many instances by oxidation of the surface of a silicon substrate to form a grown silicon oxide layer. Also, a silica layer can be deposited.

シリカ層の形成に続いて、少なくとも一種の4族(Gr
oup4)重金属がシリカ層の上に沈着される。
Following the formation of the silica layer, at least one group 4 (Gr)
oup4) Heavy metals are deposited on top of the silica layer.

用語「4族重金属」は、本明細書に於て、アメリカ化学
会により採用されている元素周期律表の4族(Grou
p4)を占める元素ジルコニウム及びハフニウムを示す
ために使用される。4族元素は、また、元素周期律表の
ためにIUPAC命名法を使用して第rVA族元素を示
す。4族重金属(単複)は、約1000〜5000人の
厚さである層を形成するために沈着される。より小さい
層厚さで、バリヤー有効性は不十分な4族重金属により
低下し、一方より大きい層厚さで、層内の物理的応力が
増加し、それは物理的欠陥になる。4族重金属層は、所
望の層厚さを達成するに適合する便利な公知の技術によ
りシリカ層の上に沈着できる。真空蒸着、化学蒸着、金
属有機蒸着及びスパッタリングのような技術が、所望の
層配置を達成するために適当である。
The term "Group 4 heavy metal" is used herein to refer to Group 4 heavy metals of the Periodic Table of the Elements as adopted by the American Chemical Society.
p4) is used to indicate the elements zirconium and hafnium. Group 4 elements also refer to Group rVA elements using IUPAC nomenclature for the Periodic Table of the Elements. The Group 4 heavy metal(s) are deposited to form a layer that is approximately 1000 to 5000 nm thick. At smaller layer thicknesses, the barrier effectiveness is reduced due to insufficient group 4 heavy metals, while at larger layer thicknesses the physical stress within the layer increases, which results in physical defects. The Group 4 heavy metal layer can be deposited onto the silica layer by any convenient known technique adapted to achieve the desired layer thickness. Techniques such as vacuum deposition, chemical vapor deposition, metal organic deposition and sputtering are suitable to achieve the desired layer arrangement.

次の工程は、シリカと4族重金属層をバリヤー層トリア
ドに変えることである。この目的を達成するための最初
の工程は、二つの最初に形成された層を反応性雰囲気の
不存在下で酸素移動が起きる温度に加熱することである
。加熱は、真空中で、又はアルゴン雰囲気のような不活
性気体雰囲気中で最もよく行なわれる。この目的は酸素
をシリカ層から4族重金属層中へ動かすことである。こ
れは下にあるシリカ層から離れた位置で4族重金属層内
に4族金属酸化物を形成する。同時に4族重金属はシリ
カ層と反応し、その界面で4族重金属珪素化物を形成す
る。
The next step is to convert the silica and group 4 heavy metal layer into a barrier layer triad. The first step to achieve this goal is to heat the two initially formed layers to a temperature at which oxygen migration occurs in the absence of a reactive atmosphere. Heating is best done in vacuum or in an inert gas atmosphere, such as an argon atmosphere. The purpose of this is to move oxygen from the silica layer into the Group 4 heavy metal layer. This forms a Group 4 metal oxide within the Group 4 heavy metal layer at a location remote from the underlying silica layer. At the same time, the group 4 heavy metal reacts with the silica layer to form a group 4 heavy metal silicide at the interface.

その結果、本質的にシリカからなる第一トリアド層、本
質的に少なくとも一種の4族重金属酸化物からなる第三
トリアド層、及び、本質的に少なくとも一種の4族重金
属ケイ化物からなる、第一と第三トリアド層の間に介在
するバリヤートリアドの第ニトリアト層から成るバリヤ
ー層トリアドが形成される。
As a result, a first triad layer consisting essentially of silica, a third triad layer consisting essentially of at least one Group 4 heavy metal oxide, and a first triad layer consisting essentially of at least one Group 4 heavy metal silicide. A barrier layer triad is formed consisting of a first nitriat layer of a barrier triad interposed between a first nitriatide layer and a third triad layer.

必要な酸素移動を起こすために必要とされる加熱の時間
と温度は、相互に関係している。酸素移動は、より低い
温度とより長い加熱時間、又はより高い温度とより短い
加熱時間とで達成される。
The time and temperature of heating required to effect the necessary oxygen transfer are interrelated. Oxygen transfer is achieved with lower temperatures and longer heating times, or higher temperatures and shorter heating times.

一般に、加熱時間が2時間又はそれ以上の長さのときで
も、意味のある酸素移動を起こさせるために少なくとも
700℃の温度が必要である。他方、約1200℃を超
える加熱温度を使用することは意図されない。約750
〜1000℃の範囲の加熱温度を使用することが好まし
く、最適加熱温度は約800〜900℃の範囲内である
。約1分間のように短い時間で最大温度近くで迅速加熱
焼き鈍しにより適当な酸素移動を起こすことができるが
、一般に好ましい加熱時間は約30〜60分間である。
Generally, temperatures of at least 700° C. are required for meaningful oxygen transfer to occur, even when heating times are as long as 2 hours or more. On the other hand, it is not intended to use heating temperatures above about 1200°C. Approximately 750
It is preferred to use a heating temperature in the range -1000<0>C, with the optimum heating temperature being within the range of about 800-900<0>C. Adequate oxygen transfer can be achieved by rapid heat annealing near maximum temperature for times as short as about 1 minute, but generally preferred heating times are about 30 to 60 minutes.

第ニトリアト層は最初に4族重金属ケイ化物から形成さ
れるが最終導電性要素中のこの層は全体的に又は部分的
にシリカと4族重金属酸化物との混合物に変わる。この
変換は、バリヤートリアドの上に形成される導電性結晶
性PAC層の形成に使用されるような酸素の存在下で次
ぎに加熱する結果生じる。
Although the first nitriat layer is initially formed from a Group 4 heavy metal silicide, this layer in the final conductive element is converted, in whole or in part, to a mixture of silica and Group 4 heavy metal oxide. This conversion results from subsequent heating in the presence of oxygen, such as is used to form a conductive crystalline PAC layer formed over the barrier triad.

前記のことから、シリコン基体とバリヤー層トリアドと
は一緒に下記の順序を形成すると認められる。
From the foregoing it can be seen that the silicon substrate and the barrier layer triad together form the following sequence:

第三 トリアド層 第二 トリアド層 第−トリアド層 シリコン基体 本発明の完結した導電性要素に於て、第一トリアドは少
なくとも約1000人の厚さを有する。この層の最大厚
さは、臨界的なものではなく、所望により1−以上の範
囲であってよい。第二及び第三バリヤートリアド層もま
た、それぞれ好ましくは少なくとも約1000 Aの厚
さを有するが、典型的にはそれぞれ5000人又はそれ
以下の厚さを有する。
Third Triad Layer Second Triad Layer Third Triad Layer Silicon Substrate In the completed conductive element of the present invention, the first triad has a thickness of at least about 1000 nm. The maximum thickness of this layer is not critical and may range from 1 to more if desired. The second and third barrier triad layers also each preferably have a thickness of at least about 1000 Å, but typically each has a thickness of 5000 Å or less.

〔実施例〕〔Example〕

下記の実施例は本発明の実施を示す。実施例に記載した
硝酸は、全ての例で発煙硝酸であった。
The following examples demonstrate the practice of the invention. The nitric acid described in the examples was fuming nitric acid in all examples.

全ての工程は、特に記載した他は空気中で行った。All steps were performed in air except where noted.

例1 この例は、多結晶アルミナ基体上へのビスマスストロン
チウムカルシウム銅酸化物(BSCCO)の導電性厚手
フィルム結晶性被覆物の形成を示す。
Example 1 This example demonstrates the formation of a conductive thick film crystalline coating of bismuth strontium calcium copper oxide (BSCCO) on a polycrystalline alumina substrate.

FS−1 粒子形成溶液を下記成分を下記比率で混合することによ
り調製した。
A FS-1 particle forming solution was prepared by mixing the following components in the following ratios.

Bi (NO3) 351420          
48.51 gSr (NO3) 2        
    21.16 g(:a (NO3) 24H2
08,21gCu (NO3) 22.5L0    
     23゜27g820           
   300、00mLHNOs          
         20.00mL。
Bi (NO3) 351420
48.51 gSr (NO3) 2
21.16 g(:a (NO3) 24H2
08,21gCu (NO3) 22.5L0
23゜27g820
300,00mLHNOs
20.00mL.

使用した水は蒸留水であった。先ずビスマスを水及び硝
酸に溶解した。次いでその他の硝酸塩を添加し、透明な
古色溶液を得た。元々の目的はビスマス、ストロンチウ
ム、カルシウム、及ヒ銅ヲ2212原子比で含有する組
成物を調製することであったが、誘導結合プラグ? (
ICP)分析(inductivelycoupled
 plasma analysis)による化学分析で
は3313比組成物であったことが示された。可能な説
明は、硝酸カルシウムが記載した量よりも多い水を含ん
でいたことである。PF5−1を、水1リットルと沈澱
を避けるために添加される硝酸15mLとに希釈した。
The water used was distilled water. First, bismuth was dissolved in water and nitric acid. Other nitrates were then added to give a clear paleocoloured solution. The original objective was to prepare a composition containing bismuth, strontium, calcium, and copper in an atomic ratio of 2212, but an inductively coupled plug? (
ICP) analysis (inductively coupled
Chemical analysis by plasma analysis showed that it had a 3313 ratio composition. A possible explanation is that the calcium nitrate contained more water than the stated amount. PF5-1 was diluted in 1 liter of water and 15 mL of nitric acid added to avoid precipitation.

PF5−1を噴霧乾燥して粉末に転換した。Yamat
oT14モデルGA−31噴霧乾燥機をその標準モード
運転で使用した。
PF5-1 was converted to a powder by spray drying. Yamat
An oT14 model GA-31 spray dryer was used in its standard mode of operation.

入口温度       200℃ 出口温度        90℃ ポンプセット       2.0 乾燥空気        0.29〜0.35m”7分
霧化空気        0.29MPa#2050S
S液体ノズルと#64−5SS空気ノズルを使用した。
Inlet temperature 200℃ Outlet temperature 90℃ Pump set 2.0 Dry air 0.29-0.35m”7 minute atomization air 0.29MPa #2050S
A #64-5SS air nozzle and a #64-5SS liquid nozzle were used.

PF5−1を噴霧する前の1時間噴霧乾燥機を予熱し、
運転の間約80℃に維持した。
Preheat the spray dryer for 1 hour before spraying PF5-1,
A temperature of approximately 80° C. was maintained during the run.

ペーストを、噴霧により得られた粉末から、粉末の重量
基準で19%重量の水を添加することによって形成した
。このペーストはスクリーン印刷のために優れたレオロ
ジー性質を有していることが明らかであった。このペー
ストを99.5%純度の多結晶アルミナ基体上に被覆し
、熱板上で酸素下に、3℃/分の速度で約400℃の温
度まで加熱した。
A paste was formed from the powder obtained by spraying by adding 19% water by weight based on the weight of the powder. It was clear that this paste had excellent rheological properties for screen printing. This paste was coated onto a 99.5% pure polycrystalline alumina substrate and heated under oxygen on a hot plate at a rate of 3°C/min to a temperature of about 400°C.

被覆した基体を875℃に予熱した炉の中に入れ、10
分間維持した。厚手フィルムの構造の試験で、二つの異
なった種類の領域があることが明らかであった。長い針
状結晶が第一の種類の領域で観察され、この種類の領域
で100オームより大きい抵抗が観察された。結晶の高
密度マットが第二の種類の領域で現れ、この種類の領域
で20〜60オームの抵抗が観察された。
The coated substrate was placed in an oven preheated to 875°C and heated for 10
It was maintained for a minute. Examination of the thick film structure revealed two different types of regions. Long needle-like crystals were observed in the first type of region, and a resistance greater than 100 ohms was observed in this type of region. Dense mats of crystals appeared in the second type of area, and resistances of 20-60 ohms were observed in this type of area.

例2 この例は多結晶アルミナ基体上の30人(escco−
2212)結晶性厚手フィルムの調製を示す。
Example 2 This example shows 30 people (escco-
2212) Demonstrates the preparation of crystalline thick films.

0.1モル濃度の硝酸ビスマス、硝酸ストロンチウム及
び硝酸銅の水性原溶液を調製した。粉末を完全に溶解す
る為に更に硝酸をビスマス溶液へ添加した(7.5mL
/LH,0) 。更に0.05モル濃度硝酸カルシウム
溶液を調製した。これらの溶液を等部づつ混合し、噴霧
乾燥に用いる最終的な硝酸塩溶液を調製した。以下のパ
ラメーターを用いた。
Aqueous stock solutions of 0.1 molar bismuth nitrate, strontium nitrate, and copper nitrate were prepared. Additional nitric acid was added to the bismuth solution (7.5 mL) to completely dissolve the powder.
/LH,0). Additionally, a 0.05 molar calcium nitrate solution was prepared. Equal parts of these solutions were mixed to prepare the final nitrate solution used for spray drying. The following parameters were used.

人口温度     200℃ 出口温度     80℃ ポンプ設定       2.0 乾燥空気     0.32m’/min。Population temperature 200℃ Outlet temperature 80℃ Pump settings 2.0 Dry air 0.32m’/min.

噴霧空気     0.2MPa #2050SS液体ノズルと#64−5SS空気ノズル
を用いた。約1時間後、噴霧を中断し、次いで0.25
MPaまで増大した噴霧空気圧で再開した。出口温度は
60℃まで低下したが、次いで80℃まで戻った。溶液
は約400mL/時の速度で噴霧した。大きなノズル(
#70ss空気、#2850SS液体)へ変えた後、出
口温度は50℃まで下がり、そして溶液は、完全に乾燥
することなく、系を通過した。塩の溶解性を維持する為
に、硝酸20mLを溶液へ添加し、そして、約80℃ま
で溶液を加熱した。溶液の最終的な溶質濃度は0.03
 g /mLであり、使用可能な量の粉末が生成した。
Atomizing air 0.2 MPa #2050SS liquid nozzle and #64-5SS air nozzle were used. After about 1 hour, stop spraying and then 0.25
Restarted with atomizing air pressure increased to MPa. The outlet temperature dropped to 60°C, but then returned to 80°C. The solution was sprayed at a rate of approximately 400 mL/hr. big nozzle (
After changing to #70ss air, #2850SS liquid), the outlet temperature was reduced to 50° C. and the solution passed through the system without completely drying. To maintain salt solubility, 20 mL of nitric acid was added to the solution and the solution was heated to about 80°C. The final solute concentration of the solution is 0.03
g/mL, and a usable amount of powder was produced.

ペーストは、粉末の重量に基づき20重量%未滴の水を
添加することにより粉末から調製した。ペースト中のビ
スマス、ストロンチウム、カルシウム及び銅の原子比は
2212であった。以下このペーストを2212ペース
トと呼ぶ。
A paste was prepared from the powder by adding 20% by weight neat water based on the weight of the powder. The atomic ratio of bismuth, strontium, calcium and copper in the paste was 2212. Hereinafter, this paste will be referred to as 2212 paste.

2212ペーストは99゜5%純粋多結晶アルミナ基体
上に被覆し、そして500℃まで3℃/分の速度で加熱
し、5分間500℃に保持し、880℃まで5℃/分の
速度で加熱し、880℃で20分間保持し、そして次に
20℃/分未満で室温まで冷却した。
The 2212 paste was coated onto a 99°5% pure polycrystalline alumina substrate and heated at a rate of 3°C/min to 500°C, held at 500°C for 5 minutes, and heated at a rate of 5°C/min to 880°C. and held at 880°C for 20 minutes, and then cooled to room temperature at less than 20°C/min.

厚手フィルムは基体へ十分粘着したが、その構造は均一
ではなかった。第一の型の領域において、厚手フィルム
は主に針状結晶から成った。第二の型の領域は主として
小粒子並び少量の大きなせん球(platelet)か
ら成った。第二の型の領域のX−線回折分析により、極
く少量の24A相と主にランダムに配向した30A相が
示された。第二の型の領域のシート抵抗は、24Ω/口
であった。
Although the thick film adhered well to the substrate, the structure was not uniform. In the first type of region, the thick film consisted mainly of needle-like crystals. The second type of region consisted primarily of small particles with a small number of large platelets. X-ray diffraction analysis of the second type of region showed very little 24A phase and mainly randomly oriented 30A phase. The sheet resistance of the second type region was 24 Ω/hole.

例3 この例は、多結晶アルミナ基体上の超伝導性結晶B5C
C0−2212厚フイルムを示す。
Example 3 This example shows a superconducting crystal B5C on a polycrystalline alumina substrate.
A C0-2212 thick film is shown.

硝酸ビスマスの溶解度を上げる為に、更に硝酸(20m
L/LH20)を例2の出発物質と混合した。
To increase the solubility of bismuth nitrate, add nitric acid (20 m
L/LH20) was mixed with the starting material of Example 2.

新しい溶液をペーストへ転化する為に用いた噴霧乾燥パ
ラメーターは以下の通りであった。
The spray drying parameters used to convert the fresh solution to paste were as follows.

人口温度     200℃ 出口温度     80℃ アスピレータ−設定   3 ポンプ設定       2.0 乾燥空気     0.230.27m’/min。Population temperature 200℃ Outlet temperature 80℃ Aspirator settings 3 Pump settings 2.0 Dry air 0.230.27m’/min.

噴霧空気     0.29MPa #2850SS液体ノズルと#70SSノズルを用いた
Atomizing air 0.29 MPa #2850SS liquid nozzle and #70SS nozzle were used.

2212ペーストは水を添加することにより粉末から調
製した。このペーストを、いくつかの単結晶マグネシア
基体の(100)結晶表面上に被覆した。
2212 paste was prepared from powder by adding water. This paste was coated onto the (100) crystal surface of several single crystal magnesia substrates.

被覆基体は3℃/分の速度で500℃まで加熱し、50
0℃で5分間保持し、5℃/分の速度で880℃まで加
熱し、880℃で20分間保持し、そして次に20℃/
分未満の速度で室温まで冷却した。
The coated substrate was heated to 500°C at a rate of 3°C/min.
Hold at 0°C for 5 minutes, heat to 880°C at a rate of 5°C/min, hold at 880°C for 20 minutes, and then heat at 20°C/min.
Cooled to room temperature at a rate of less than a minute.

前記2212ペーストを99.5%純度の多結晶アルミ
ナ基体上に被覆した。試料は、5℃/分の速度で温度8
00℃まで加熱し、そして800℃で30分間保持し、
次いで20℃/分未満の速度で室温まで冷却した。試料
は900℃まで予備加熱した炉中に装入し、そして室温
まで急冷する前に7分間保持した。
The 2212 paste was coated onto a 99.5% pure polycrystalline alumina substrate. The sample was heated to a temperature of 8°C at a rate of 5°C/min.
heated to 00°C and held at 800°C for 30 minutes,
It was then cooled to room temperature at a rate of less than 20°C/min. The samples were loaded into a furnace preheated to 900°C and held for 7 minutes before being rapidly cooled to room temperature.

X−線回折分析により、ランダムに配向した30A相結
晶と他の二次類位相とが示された。
X-ray diffraction analysis showed randomly oriented 30A phase crystals and other second order phases.

試料は次いで875℃まで予備加熱した炉中へ装入し、
そして急冷する前に10分間保持した。X−線回折分析
はさ程違わなかった。
The sample was then placed into a furnace preheated to 875°C,
and held for 10 minutes before quenching. X-ray diffraction analysis was not significantly different.

試料は、再び、900℃まで予備加熱した炉中へ装入し
、12分間保持し、次いで室温まで急冷した。
The sample was again placed into the furnace preheated to 900°C, held for 12 minutes, and then rapidly cooled to room temperature.

X−線回折分析により、非常によく配向した24A相と
少量の3OA相とが示された。
X-ray diffraction analysis showed a very well oriented 24A phase and a small amount of 3OA phase.

試料は880℃まで予備加熱した炉中に装入し、12分
間保持し、次いで室温まで急冷した。X−線回折分析に
より非常によく配向した30A相と非常に小量の24A
相と他の二次類位相とが示された。
The sample was placed in a furnace preheated to 880°C, held for 12 minutes, and then rapidly cooled to room temperature. Very well oriented 30A phase and very small amount of 24A by X-ray diffraction analysis
phase and other second-order class phases were shown.

Tcは87′に±1χであり、Toは62′に±1″に
であった。
Tc was ±1χ at 87', and To was ±1'' at 62'.

例4 前述の技術と同様の技術を用いて、超伝導性厚手フィル
ムを窒化アルミニウム支持体表面上に形成することもで
きる。
Example 4 Superconducting thick films can also be formed on the surface of an aluminum nitride support using techniques similar to those described above.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明により、超伝導性結晶型プニクチドアルカリ土類
銅混合酸化物の電気伝導性厚手(少なくとも5廊)フィ
ルムをアルミナ及び窒化アルミニウム支持体上に形成す
ることができる。
In accordance with the present invention, electrically conductive thick (at least 5-channel) films of superconducting crystalline pnictide alkaline earth copper mixed oxides can be formed on alumina and aluminum nitride supports.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、方法工程及びそれによって製造された物品を
示す図解図である。 第2図は、電気回路部品の断面図である。 1・・・物品、       3・・・基体5・・・層
、       7・・・物品、9・・・層、    
   11・・・物品、13・・・厚手フィルム、  
15・・・物品、17・・・厚手フィルム、  19・
・・物品、21・・・厚手フィルム、  100・・・
回路部品、102・・・絶縁性基体、104・・・アパ
ーチユア、106・・・第1主表面、  108・・・
第2主表面、110・・・金属パッド、112・・・金
属パッド、114・・・PAC層、   116・・・
PAC層、118・・・PAC組成物の一部、 120・・・金属リード、  122・・・半田、12
4・・・金属リード、  126・・・半田。 手続補正書(方式) 事件の表示 平成1年特許願第338825号 発明の名称 ハイブリッド回路部品用超伝導性厚手フィルム補正をす
る者 事件との関係      特許出願人 6、補正の対象 明細書 7、補正の内容 明細書の浄書(内容に変更なし) 8、添附書類の目録 浄書明細書 1通
FIG. 1 is a diagram illustrating the method steps and the article produced thereby. FIG. 2 is a cross-sectional view of the electric circuit component. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Article, 3... Substrate 5... Layer, 7... Article, 9... Layer,
11... Goods, 13... Thick film,
15... Goods, 17... Thick film, 19.
...Goods, 21...Thick film, 100...
Circuit component, 102... Insulating substrate, 104... Aperture, 106... First main surface, 108...
Second main surface, 110... Metal pad, 112... Metal pad, 114... PAC layer, 116...
PAC layer, 118... Part of PAC composition, 120... Metal lead, 122... Solder, 12
4...Metal lead, 126...Solder. Procedural amendment (method) Display of the case 1999 Patent Application No. 338825 Name of the invention Person who makes amendments to superconducting thick film for hybrid circuit components Relationship to the case Patent applicant 6, Specification subject to amendment 7, Amendment An engraving of the detailed statement of contents (no changes to the contents) 8. One engraving of the list of attached documents

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.超導電結晶性重プニクチドアルカリ土類銅混合酸化
物と基体とを含む厚さが少なくとも5μmの電気伝導性
フィルムを含んで成る回路要素において、基体が酸化ア
ルミニウム又は窒化アルミニウムであることを特徴とす
る回路要素。
1. A circuit element comprising an electrically conductive film having a thickness of at least 5 μm comprising a superconducting crystalline heavy pnictide alkaline earth copper mixed oxide and a substrate, characterized in that the substrate is aluminum oxide or aluminum nitride. circuit elements.
JP1338825A 1988-12-29 1989-12-28 Superconductive thick film for hybrid circuit parts Pending JPH02260688A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US29192188A 1988-12-29 1988-12-29
US291921 1988-12-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH02260688A true JPH02260688A (en) 1990-10-23

Family

ID=23122444

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1338825A Pending JPH02260688A (en) 1988-12-29 1989-12-28 Superconductive thick film for hybrid circuit parts
JP1338824A Pending JPH02258626A (en) 1988-12-29 1989-12-28 Coating composition for forming conductive film
JP1338823A Pending JPH02252616A (en) 1988-12-29 1989-12-28 Formation of electlic conductive film

Family Applications After (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1338824A Pending JPH02258626A (en) 1988-12-29 1989-12-28 Coating composition for forming conductive film
JP1338823A Pending JPH02252616A (en) 1988-12-29 1989-12-28 Formation of electlic conductive film

Country Status (3)

Country Link
EP (3) EP0376864A3 (en)
JP (3) JPH02260688A (en)
CA (3) CA2005222A1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2667321A1 (en) * 1990-09-27 1992-04-03 Etrillard Jackie SELF-CONDUCTING SELF-CONDUCTING INK AND METHOD FOR MANUFACTURING A THICK SELF-CONDUCTING LAYER USING THE SAME.
EP2813220A3 (en) 2010-04-09 2015-06-17 Pacira Pharmaceuticals, Inc. Method for formulating large diameter synthetic membrane vesicles
US11740223B1 (en) * 2019-07-29 2023-08-29 The Board of Regents for the Oklahoma Agricultural and Mechanical Colleges Method for in-field determination of water to binder ratio of a concrete mixture

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0280303A (en) * 1987-06-04 1990-03-20 Tonen Corp Process and apparatus for forming thin superconducting film
IL89718A0 (en) * 1988-04-01 1989-09-28 Ppg Industries Inc Formation of superconducting metal oxide film by pyrolysis
JPH0255207A (en) * 1988-08-18 1990-02-23 Mitsubishi Metal Corp Production of thin film of compound metallic oxide

Also Published As

Publication number Publication date
EP0376864A3 (en) 1990-09-05
JPH02252616A (en) 1990-10-11
EP0376863A2 (en) 1990-07-04
CA2005223A1 (en) 1990-06-29
EP0376865A3 (en) 1990-09-05
CA2005222A1 (en) 1990-06-29
EP0376863A3 (en) 1990-09-12
CA2005224A1 (en) 1990-06-29
EP0376865A2 (en) 1990-07-04
JPH02258626A (en) 1990-10-19
EP0376864A2 (en) 1990-07-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU599488B2 (en) Processes for film preparation
US5160762A (en) Method of manufacturing mono-layer capacitors
JP4772188B2 (en) Method for making ferroelectric capacitor and method for growing PZT layer on substrate
JPH11124602A (en) Nickel powder and its production
US7256980B2 (en) Thin film capacitors on ceramic
CN1790569B (en) Dielectric thin film, dielectric thin film device, and method of production thereof
US4908348A (en) Barrier layer arrangement for conductive layers on silicon substrates
US5204313A (en) Process of forming a high temperature superconductor on a metal substrate surface
US6930875B2 (en) Multi-layered unit
US4994434A (en) Method of forming a barrier layer arrangement for conductive layers on silicon substrates
US5087607A (en) Process for preparing superconductive thick films
JPH02260688A (en) Superconductive thick film for hybrid circuit parts
US5189010A (en) Process for preparing superconductive thick films
WO1989006440A1 (en) Superconducting wire structure
JP4862371B2 (en) Thin film electronic component and manufacturing method thereof
EP0575968B1 (en) Manufacturing method of an oxide superconductor with high critical current density
JP2000223347A (en) Passive ceramic element
US4997808A (en) Superconductive ceramic oxide combination
JPH0251806A (en) Superconducting ceramic laminated body and manufacture thereof
JPH0288422A (en) Article having conductive film and its production
JPS63279521A (en) Superconductor device
JP3228733B2 (en) Superconducting film formation method
TWI235390B (en) Thin film capacitive element, and electronic circuit and electronic device including the same
JPH113839A (en) Variable capacitance element and its manufacture
JPH04317417A (en) Method of forming high-temperature superconductor on surface of metallic support